申请日2016.09.09
公开(公告)日2017.02.22
IPC分类号C02F1/461; C02F101/30
摘要
一种内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：该装置主要包括装置主体、第一电极组、第二电极组、两个相同的电极组支撑架和搅拌装置;该装置结构新颖，将化学处理区(电极室)与搅拌区(混合搅拌室)分离，使各部分功能有效分离。废水在电极室中呈平推流态，废水污染物浓度至下而上不断降低，使废水中有机物充分被降解。在混合搅拌室采用机械式搅拌，搅拌程度易于调节。电极室与混合搅拌室形成循环流路，通过搅拌室中搅拌装置的推动，加快电极表面物质更新速度，减少电极表面的浓差极化。
摘要附图
权利要求书
1.一种内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：该装置主要包括装置主体、第一电极组、第二电极组、两个相同的电极组支撑架和搅拌装置;
所述主体包括第一电极室(211)、第二电极室(212)、混合搅拌室(23)和出水集流室(24)四个部分;第一电极室(211)和第二电极室(212)分设在混合搅拌室(23)两侧，第一电极室(211)和第二电极室(212)下沿高于混合搅拌室(23)，使得混合搅拌室(23)呈现一个倒“T”形;其中第一电极室(211)与混合搅拌室(23)之间设有第一内回流溢流堰(251)，第二电极室(212)与混合搅拌室(23)之间设有第二内回流溢流堰(252);出水集流室(24)设置在由第一电极室(211)、第二电极室(212)和混合搅拌室(23)构成的壳体的一侧，第一电极室(211)与出水集流室(24)之间设有第一出水溢流堰(261)，第二电极室(212)与出水集流室(24)之间设有第二出水溢流堰(262);第一电极室(211)中位于第一出水溢流堰(261)一侧设有第一挡水板(271)，第二电极室(212)中位于第二出水溢流堰(262)一侧设置有第二挡水板(272);
第一电极组和第二电极组分别设置在第一电极室(211)和第二电极室(212)内，两个相同的电极组支撑架分别连接第一电极组和第二电极组;
搅拌装置包括电搅拌电机(31)、搅拌轴(34)和螺旋桨式搅拌桨(35)，电搅拌电机(31)连接搅拌轴(34)，螺旋桨式搅拌桨(35)设置在搅拌轴(34)上，螺旋桨式搅拌桨(35)位于混合搅拌室(23)中部以下，高度高于第一电极室(211)和第二电极室(212)底部。
2.根据权利要求1所述的内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：装置主体的材质为聚氯乙烯或聚丙烯及其改性材料。
3.根据权利要求1所述的内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：第一内回流溢流堰(251)和第二内回流溢流堰(252)高度一致;第一出水溢流堰(261)和第二出水溢流堰(262)高度一致;所述第一内回流溢流堰(251)和第二内回流溢流堰(252)高度低于第一出水溢流堰(261)和第二出水溢流堰(262)。
4.根据权利要求3所述的内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：所述第一内回流溢流堰(251)、第二内回流溢流堰(252)、第一出水溢流堰(261)和第二出水溢流堰(262)为三角形、梯形、圆弧形溢流堰之一。
5.根据权利要求1所述的内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：第一挡水板(271)和第二挡水板(272)上沿与混合搅拌室(23)上沿高度一致，第一挡水板(271)和第二挡水板(272)下沿低于第一出水溢流堰(261)和第二出水溢流堰(262)距离不小于30mm;第一挡水板(271)与第一出水溢流堰(261)之间的距离不小于10mm，第二挡水板(272)与第二出水溢流堰(262)之间的距离不小于10mm。
6.根据权利要求1所述的内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：第一电极室(211)和第二电极室(212)结构、容积相同，第一电极室(211)和第二电极室(212)上部与混合搅拌室高度相同，第一电极室(211)和第二电极室(212)下部高于混合搅拌室的底部;第一电极室和第二电极室底部分别设有第一穿孔布水板(221)和第二穿孔布水板(222)，所述第一穿孔布水板(221)和第二穿孔布水板(222)的穿孔直径为10~20mm;混合搅拌室下部、螺旋桨式搅拌桨(35)下方设置进水穿孔布水管(210)，进水穿孔布水管(210)的管长不少于其延伸方向的混合搅拌室(23)长度的3/4，进水穿孔布水管(210)的穿孔直径为5~10mm，进水穿孔布水管连接进水口(29);出水集流室(24)底部设有出水口(28)。
7.根据权利要求1所述的内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：第一电极组和第二电极组由面积相同的阴极和阳极交替排列，阴极数量多于阳极数量一块;阳极与阴极之间的距离为10~25mm;阴极材料可为钛或不锈钢;
每组电极组的阳极材料相同;第一电极组阳极(161)和第二电极组阳极(162)可分别为非活性阳极和活性阳极，也可同时为非活性阳极或活性阳极。
8.根据权利要求1所述的内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：电极组支撑架由下绝缘板(15)、电极组支撑框(14)、电极组支撑板(13)和上绝缘板(12)构成;电极组支撑框(14)和电极组支撑板(13)设置在下绝缘板(15)和上绝缘板(12)之间，其中绝缘板材质为聚氯乙烯或聚丙烯及其改性材料。
9.根据权利要求1所述的内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：搅拌装置由电搅拌电机(31)、搅拌轴(34)、螺旋桨式搅拌桨(35)、电机支撑框(33)和电机支撑板(32)组成;螺旋桨式搅拌桨(35)中心位于装置主体中部以下，高度高于电极室底部;其中搅拌电机可调速电机，螺旋桨式搅拌桨(35)和搅拌轴做衬塑处理。
说明书
内循环式电化学有机废水处理装置
技术领域：
本发明涉及有机工业废水处理领域，尤其是一种采用电化学氧化技术处理有机废水的装置和方法。
背景技术：有机工业废水是工业废水中种类最多、产生最为广泛的一种，医药、农药、印染、石油化工等行业在生产过程中均可产生大量含有有机污染物的工业废水。有机工业废水对环境危害大、污染持续时间长，在环境中难以自然降解。目前，高浓度有机废水的处理方法主要有生物处理法和物化处理法。有机工业废水中的有机物大多含有稳定的苯环(杂环)结构，有些还同时含有卤原子、硝基等强吸电子基团，化学性质稳定且微生物缺乏相应的酶，即难生物降解，难以单纯采用生物法处理。有机工业废水的物理化学处理法主要包括萃取、吸附、混凝沉淀、膜分离等分离技术以及Fenton氧化、臭氧氧化、湿式催化氧化、光催化氧化、电化学氧化等氧化处理技术。针对有机工业废水成分复杂、难生物降解等特性，采用氧化处理技术可有效破坏有机污染物的稳定结构和强毒性基团，提高废水的可生物降解性。电化学氧化技术因其高效、易于控制等优势越来越多的被接受，也越来越多的被实际应用于处理有机工业废水。
电极是电化学氧化技术的关键。根据电极涂层材料的性质，可将电极分为活性阳极和非活性阳极两种类型。活性阳极包括石墨电极、钛基氧化铱电极、钛基氧化钌电极等电极。活性阳极的析氧过电位低，在电化学氧化有机物过程中活性氧以“化学吸附”的形式存在于电极表面，对有机物呈部分氧化或化学转化作用。活性阳极也具有低析氯电位的特性，氯离子存在的条件下体系可产生大量具有高氧化活性的活性氯，可用于有机物的氧化。非活性阳极包括钛基氧化锡电极、钛基氧化铅电极和金刚石薄膜电极等电极。非活性电极的析氧过电位高，在电化学氧化有机物过程中活性氧以“物理吸附”的形式存在于电极表面，活性氧的氧化活性高，对有机物呈彻底矿化的“电化学燃烧”作用。
电化学氧化法处理有机工业废水具有无二次污染、环境兼容性好、反应条件温和、易于自动控制等优点，是一种具有广泛应用前景的有机工业废水处理技术。但是，该技术在实际应用过程中还存在一些亟待解决的问题：(1)电化学反应器的处理效率低，传质性能不佳。一般电化学反应器采用曝气方式进行搅拌的电化学反应器，由于曝气装置的布置不合理或填料等因素可能会存在短流的情况，导致反应器内废水混合不均匀降低处理效率。(2)使用单一功能电极。单一功能电极由于存在一定的选择性氧化，不能根据水质情况充分发挥电极效能。
发明内容：
发明内容：本发明提供一种内循环式电化学有机废水处理装置，其目的是解决以往所存在的问题。
技术方案：
一种内循环式电化学有机废水处理装置，其特征在于：该装置主要包括装置主体、第一电极组、第二电极组、两个相同的电极组支撑架和搅拌装置;
所述主体包括第一电极室、第二电极室、混合搅拌室和出水集流室四个部分;第一电极室和第二电极室分设在混合搅拌室两侧，第一电极室和第二电极室下沿高于混合搅拌室，使得混合搅拌室呈现一个倒“T”形;其中第一电极室与混合搅拌室之间设有第一内回流溢流堰，第二电极室与混合搅拌室之间设有第二内回流溢流堰;出水集流室设置在由第一电极室、第二电极室和混合搅拌室构成的壳体的一侧，第一电极室与出水集流室之间设有第一出水溢流堰，第二电极室与出水集流室之间设有第二出水溢流堰;第一电极室中位于第一出水溢流堰一侧设有第一挡水板，第二电极室中位于第二出水溢流堰一侧设置有第二挡水板;
第一电极组和第二电极组分别设置在第一电极室和第二电极室内，两个相同的电极组支撑架分别连接第一电极组和第二电极组;
搅拌装置包括电搅拌电机、搅拌轴和螺旋桨式搅拌桨，电搅拌电机连接搅拌轴，螺旋桨式搅拌桨设置在搅拌轴上，螺旋桨式搅拌桨位于混合搅拌室中部以下，高度高于第一电极室和第二电极室底部。
装置主体的材质为聚氯乙烯或聚丙烯及其改性材料。
第一内回流溢流堰和第二内回流溢流堰高度一致;第一出水溢流堰和第二出水溢流堰高度一致;所述第一内回流溢流堰和第二内回流溢流堰高度低于第一出水溢流堰和第二出水溢流堰。
所述第一内回流溢流堰、第二内回流溢流堰、第一出水溢流堰和第二出水溢流堰为三角形、梯形、圆弧形溢流堰之一。
第一挡水板和第二挡水板上沿与混合搅拌室上沿高度一致，第一挡水板和第二挡水板下沿低于第一出水溢流堰和第二出水溢流堰距离不小于30mm;第一挡水板与第一出水溢流堰之间的距离不小于10mm，第二挡水板与第二出水溢流堰之间的距离不小于10mm。
第一电极室和第二电极室结构、容积相同，第一电极室和第二电极室上部与混合搅拌室高度相同，第一电极室和第二电极室下部高于混合搅拌室的底部;第一电极室和第二电极室底部分别设有第一穿孔布水板和第二穿孔布水板，所述第一穿孔布水板和第二穿孔布水板的穿孔直径为10～20mm;混合搅拌室下部、螺旋桨式搅拌桨下方设置进水穿孔布水管，进水穿孔布水管的管长不少于其延伸方向的混合搅拌室长度的3/4，进水穿孔布水管的穿孔直径为5～10mm，进水穿孔布水管连接进水口;出水集流室底部设有出水口。
第一电极组和第二电极组由面积相同的阴极和阳极交替排列，阴极数量多于阳极数量一块;阳极与阴极之间的距离为10～25mm;阴极材料可为钛或不锈钢。每组电极组的阳极材料相同;第一电极组阳极和第二电极组阳极可分别为非活性阳极和活性阳极，也可同时为非活性阳极或活性阳极。
电极组支撑架由下绝缘板、电极组支撑框、电极组支撑板和上绝缘板构成;电极组支撑框和电极组支撑板设置在下绝缘板和上绝缘板之间，其中绝缘板材质为聚氯乙烯或聚丙烯及其改性材料。
搅拌装置由电搅拌电机、搅拌轴、螺旋桨式搅拌桨、电机支撑框和电机支撑板组成;螺旋桨式搅拌桨中心位于装置主体中部以下，高度高于电极室底部;其中搅拌电机可调速电机，螺旋桨式搅拌桨和搅拌轴做衬塑处理。
优点效果：
本发明提供一种内循环式电化学有机废水处理装置，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该装置结构新颖，将化学处理区(电极室)与搅拌区(混合搅拌室)分离，使各部分功能有效分离。废水在电极室中呈平推流态，废水污染物浓度至下而上不断降低，使废水中有机物充分被降解。在混合搅拌室采用机械式搅拌，搅拌程度易于调节。电极室与混合搅拌室形成循环流路，通过搅拌室中搅拌装置的推动，加快电极表面物质更新速度，减少电极表面的浓差极化。
装置中电极及电极支撑部分为模块化，易于拆卸更换。根据废水水质，装置可选择不同电极类型组合，有效发挥电极性能。两组电极组采用独立电源各自供电，使各个电极组能在最佳供电条件下运行。